PLC控制交流伺服電動(dòng)機(jī)的位置控制系

1、PLC 控制交流伺服電動(dòng)機(jī)的位置控制系統(tǒng)論文摘要：本文以某廠鋁電解電容器生產(chǎn)過程中的一道關(guān)鍵工序一一電容器套管自動(dòng)燙印裁切為例，從系統(tǒng)參數(shù)分析計(jì)算入手，設(shè)計(jì)了基于三菱FXN系列的PLC控制交流伺服電動(dòng)機(jī)的位置控制系統(tǒng)， 給出了定長(zhǎng)及速度控制的算法和軟件程序。關(guān)鍵詞：PLC交流伺服電動(dòng)機(jī)位置控制一、引言可編程控制器（PLC是采用微機(jī)技術(shù)的通用工業(yè)自動(dòng)化裝置， 是面向用戶的專業(yè)控制計(jì)算機(jī)。它可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，編程直觀、簡(jiǎn)單，適應(yīng)性好，功能完善，接口功能強(qiáng)，通訊聯(lián)網(wǎng)能力也越來越強(qiáng)。隨著微處理器和微計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC不再僅有邏輯判斷功能，同時(shí)還具有數(shù)據(jù)處理，PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通訊功能，已廣泛

2、應(yīng)用于機(jī)械、電子、紡織等各行各業(yè)。某電容器制造廠有一道關(guān)鍵工序一一電容器套管自動(dòng)燙印裁切，該工序要求電容器套管間隙性定長(zhǎng)送進(jìn)，完成自動(dòng)燙印及裁切。圖1為電容器套管定長(zhǎng)控制與裁切示意圖。該系統(tǒng)中交流伺服放大器驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，通過減速器帶動(dòng)一對(duì)滾輪旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)電容器套管帶料的定長(zhǎng)送進(jìn)。下面將從系統(tǒng)參數(shù)分析計(jì)算入手，設(shè)計(jì)了基于三菱F%N系列的PLC控制交流伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，并給出了定長(zhǎng)及速度控制的算法和軟件程序。（圖1）套管定長(zhǎng)控制與裁切示意圖二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算1、硬件設(shè)計(jì)位置控制系統(tǒng)中交流伺服放大器選用三菱公司的MR-J2S-40A其屬于通用交流伺服系統(tǒng)MELSERVO-J2-SU

3、PER列，具有位置控制、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制三種模式，本系統(tǒng)采用位置控制。交流伺服電動(dòng)機(jī)選用三菱公司的HC-KFS-43其編碼器的分辨率Pt=131072脈沖/轉(zhuǎn)，具有很高的控制精度。本系統(tǒng)中采用的PLC選用三菱公司的FX2N-48M啾沖輸出模塊采用FXN-1PG對(duì)于FXN系列PLC本身不具備內(nèi)置定位指令， 但可以通過FROM/T昉令與擴(kuò)展單元FXvIPG脈沖輸出模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，向伺服放大器發(fā)送指定數(shù)量的脈沖串，從而完成對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單定位控制，其最高波特率為100K,一臺(tái)FXN系列的可編程控制器可以連續(xù)多達(dá)8個(gè)F%V1PG脈沖輸出模塊，從而最多可實(shí)現(xiàn)8軸的運(yùn)動(dòng)控制。下圖2為一實(shí)際的FXN系

4、列PLC的交流伺服控制系統(tǒng)接線圖，其中PLC的輸入K電器Xo用于控制電動(dòng)機(jī)的停止，X1用于控制電動(dòng)機(jī)的正向啟動(dòng)，必用于控制電動(dòng)機(jī)的反向啟動(dòng)； 脈沖輸出模塊的FP輸出前向脈沖； 伺服放大器I/o接口CNIA的PP/NP分別用于接收正反向脈沖串。PGSM5X4SMR5X4SMRF F及TFGTFG伺販大器圖2交流伺服控制系統(tǒng)硬件配置圖2、系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算電容器套管帶料的送進(jìn)長(zhǎng)度L取決于伺服放大器接收的脈沖數(shù)n,而送進(jìn)速度則L取決于伺服放大器接收的脈沖頻率f,設(shè)定：旋轉(zhuǎn)編碼器的分辯率：PT=131072脈沖/轉(zhuǎn)伺服放大器的電子齒輪比：CMX/CDV=56（電子齒輪比用來對(duì)伺服放大器接收脈沖串放大或縮小一

5、定的倍數(shù)，從而改變發(fā)送給伺服電動(dòng)機(jī)的脈沖串?dāng)?shù)量和頻率）機(jī)械減速器的傳動(dòng)比1=1/10,主動(dòng)滾輪的直徑D=50mm若設(shè)電容器套管帶料的送進(jìn)長(zhǎng)度為L(zhǎng),對(duì)應(yīng)的交流伺服放大器所需接收的脈沖數(shù)為n,則：L=(n*CMX/CDV)*I.*3.14*D/Pt(1)即：n=L*Pt/(3.14*D*I*CMX/CDV)(2)若設(shè)電容器套管帶料的送進(jìn)速度為v,對(duì)應(yīng)的交流伺服放大器所需接收的脈沖頻率為f,則：L/V=n/f(3)即：f=n*v/L(4)如若設(shè)電容器套管帶料的單位送進(jìn)長(zhǎng)度為1mm則公式(2)可計(jì)算出向伺服放大器發(fā)送的脈沖數(shù)為149。對(duì)于電容器套管帶料的單位送進(jìn)速度為1mm/S則公式(2)可計(jì)算出向伺

6、服放大器發(fā)送的脈沖頻率為149赫茲。套管帶料的送進(jìn)長(zhǎng)度和速度可由發(fā)送的脈沖數(shù)和脈沖頻率得到。三、控制系統(tǒng)的程序編制系統(tǒng)控制如圖3所示。PLC擴(kuò)展特殊單元時(shí)，依照擴(kuò)展順序?qū)⒏魈厥鈫卧碞O.0,NO.1,NO.2,等順序編號(hào)，PLC特殊功能單元通信時(shí)，必須指明特殊單元編號(hào)，特殊單元中的緩沖寄存器BFMffl于存儲(chǔ)有關(guān)數(shù)據(jù)。FROM旨令用于時(shí)特殊功能模塊緩沖寄存器中的內(nèi)容讀入PLCTO指令用于從PLC對(duì)特殊功能單元的緩沖寄存器寫入數(shù)據(jù)。特殊功能模塊的緩沖寄存器，同樣需要進(jìn)行編號(hào)，不同編號(hào)的緩沖寄存器存放不同的用途的數(shù)據(jù)。表1所示為F%N-1PG的BFMRJ表。表1FX2N-1PG的BFM編號(hào)及含義

7、緩沖存儲(chǔ)器BF怖號(hào)含義高16位低16位#0脈沖速率#2#1進(jìn)給速率#3參數(shù)#5#4最大速度#6基數(shù)#8#7JOG速度#10#9原地返回速度（高速）#11原地返回速度（爬行）續(xù)表緩沖存儲(chǔ)器BFM號(hào)含義高16位低16位#12用于原地返回的0點(diǎn)標(biāo)志數(shù)目#14#13原地位置#15加速/減速時(shí)間#16保留#18#17設(shè)置位置（I）#20#19運(yùn)行速度（I）#22#21設(shè)置位置（n）#24#23運(yùn)行速度（n）#25操作命令#27#26當(dāng)前位置#28狀態(tài)信息#29錯(cuò)誤代碼#30樣式代碼#31保留其中，設(shè)置位置值的范圍為佳0-999999,即其最大輸出脈沖數(shù)999999,運(yùn)行速度值范圍為10HZ-10KHz即

8、輸出脈沖的最高頻率為10KHz實(shí)際控制程序中F及N-1PG輸出脈沖的數(shù)量和頻率必須在此范圍內(nèi)，如不能滿足要求，可調(diào)整其定位倍率參數(shù)或同服放大器的電子齒輪比。本程序中脈沖輸出摸塊的緩沖寄存器BFMB參數(shù)設(shè)置為H0000，即其定位倍率為1.程序中數(shù)據(jù)寄存器Dm用于存儲(chǔ)電容器套管帶料的送進(jìn)長(zhǎng)度L,本程序中取L=100mn據(jù)寄存器D01用于存儲(chǔ)電容器套管帶料的送進(jìn)速度V,本程序中取V=100mm/定時(shí)器T。用于設(shè)定電容器帶料的送進(jìn)間隙時(shí)間，本程序中取T=2S。MSOODX001XO02n11|L1111X002ILX001|yTnKT11Duiriv1/iinnruiininin1K1aqpWLU1U

9、1h19口Hyinv1/iinnruiinmniV1pwLUEU1h1q口M部02U11pTOKOK17D103klpTOKOKI3D2Q3KIMDOOR11M80D07II1r1RLXO011111X00211TO11M80007II1nrnKUkdunrtRLrtRAWHnrq冊(cè)nTTiUiiPLZ.OhOn1LPQCM28CidQQ-k1u圖3FX2N系歹UPLC的交流伺服控制系統(tǒng)程序四、結(jié)論實(shí)踐證明， 由FX2N系列PLC控制的交流伺服電動(dòng)機(jī)的位置控制系統(tǒng)完全符合生產(chǎn)工藝要求，控制精度高，參數(shù)調(diào)整方便,自動(dòng)化程度高。實(shí)際應(yīng)用時(shí)套管的定長(zhǎng)控制，送進(jìn)速度等還可采用圖形操作終端（人機(jī)界面或稱觸摸屏）進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整。五、參考文獻(xiàn)1.可編程控